ХИМИЯ ПРИРОДНЫХ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина
В. В. Липсон
ХИМИЯ
ПРИРОДНЫХ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ
СОЕДИНЕНИЙ
Учебное пособие
Харьков – 2012
2
Химия природных низкомолекулярных соединений
УДК 547.7/.8:615
ББК 24.23
Л 61
Рецензенты:
А. И. Гризодуб – доктор химических наук, профессор, и. о. директора ГП
«Украинский научный фармакопейный центр качества лекарственных средств»;
И. Ф. Макаревич – доктор химических наук, профессор, проф. кафедры управления качеством Национального фармацевтического университета;
Н. Н. Колос – доктор химических наук, профессор, проф. кафедры органической
химии Харьковского национального университета имени В. Н. Каразина.
Утверждено к печати решением Ученого совета
Харьковского национального университета имени В. Н. Каразина
(протокол № 6 от 27.05.2011 г.)
Л 61
Липсон В. В.
Химия природных низкомолекулярных соединений : учебное пособие / В. В. Липсон. – Х. :
ХНУ имени В. Н. Каразина, 2012. – 344 с.
ISBN 978-966-623-924-5
Учебное пособие знакомит читателей с классификацией, источниками, структурным разнообразием, происхождением, биологической ролью и сферами применения низкомолекулярных
природных веществ, являющихся вторичными метаболитами. В нем в краткой форме рассмотрены фундаментальные вопросы химии производных высших жирных кислот, изопреноидов,
фенолов, алкалоидов, антибиотиков, витаминов и других групп природных соединений. Помимо
исключительно научного интереса в познании химического единства жизни и основ ее
функционирования, установление структуры и функций вторичных метаболитов имеет широкие
области практического применения, среди которых наиболее значимы – медицина, экология
и направленный химический синтез. Учебное пособие предназначено для студентов-химиков,
а также для магистрантов и аспирантов, специализирующихся в области тонкого органического
синтеза.
УДК 547.7/.8:615
ББК 24.23
ISBN 978-966-623-924-5
© Харьковский национальный университет
имени В. Н. Каразина, 2012
© Липсон В. В., 2012
© Дончик И. Н., макет обложки, 2012
3
Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие ……………………………………………………………………
Введение …………………………………………………………….................
6
7
Глава 1. ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ ……………..…...
1.1. Строение, распределение в природных источниках, биосинтез и катаболизм жирных кислот …………………………………………………...
1.1.1. Структура жирных кислот ………………..……………………
1.1.2. Ненасыщенные жирные кислоты ……………………………….
1.1.3. Жирные кислоты «необычного» строения ………………..……
1.1.4. Распределение жирных кислот в природных источниках ……
1.1.5. Биосинтез жирных кислот (липогенез) …………………..….…
1.1.6. Моно-ненасыщенные жирные кислоты ……………………..…
1.1.7. Полиненасыщенные жирные кислоты ………………………….
1.1.8. Биосинтез кислот «неординарного строения» …………………
1.1.9. Катаболизм жирных кислот ……………………………………..
1.1.10. Перекисное окисление липидов (ПОЛ)…………………………
1.2. Синтетические методы получения жирных кислот ……………….……
1.3. Оксилипины ……………………………………………………...………
1.3.1. Ацетогенины ……………………………………………………..
1.3.2. Карбоциклические оксилипины ………………………………..
1.3.3. Простагландины………………………………………………….
1.3.4. Тромбоксаны ………………………………………………..…...
1.3.5. Лейкотриены …………………………………………………..…
1.4. Ацилглицериды и неглицериновые липиды ………………………..
11
Глава 2. ИЗОПРЕНОИДЫ …………………………………………...………….
2.1. Классификация, общие пути биосинтеза,
способы установления строения изопреноидов ……………………..
2.1.1. Классификация изопреноидов ……………………………...…..
2.1.2. Общие пути биосинтеза терпеноидов …………………..….…..
2.1.3. Способы выделения и установления строения терпеноидов …
2.2. Представители С5-С25 групп изопреноидов ……………….…………
2.2.1. Гемитерпеноиды (С5-соединения) …………………………..…
2.2.2. Монотерпеноиды (С10-соединения) …………………………….
2.2.3. Сесквитерпеноиды (С15-соединения) …………………………..
2.2.4. Дитерпеноиды (С20-соединения) ………………...……………..
2.2.5. Сестерпеноиды (С25-соединения) ……………………………....
2.3. Тритерпеноиды и стероиды …………………………………………....
2.3.1. Биосинтез холестерола ……………………………………..…...
2.3.2. Регуляция синтеза холестерола ………………………..……….
2.3.3. Транспорт холестерола ………………………………………….
2.3.4. Выведение холестерола и образование желчных кислот ……..
2.3.5. Регуляция синтеза желчных кислот ………………………...….
2.3.6. Кишечно-печеночная циркуляция желчных кислот …………
2.3.7. Стероидные гормоны …………..……………………………….
46
11
12
13
14
15
16
19
19
21
22
25
26
29
29
30
31
38
39
42
46
48
49
50
55
55
56
66
78
85
87
90
91
92
93
94
94
95
4
Химия природных низкомолекулярных соединений
2.3.7.1. Кортикостероиды …………………………………...
2.3.7.2. Регуляция синтеза кортикостероидов ……………...
2.3.7.3. Специфическая активность кортикостероидов…….
2.3.7.4. Гормоны половых желез ……………….……………
2.3.7.5. Биосинтез и метаболизм гормонов семенников …...
2.3.7.6. Биосинтез и метаболизм гормонов яичников ………
2.3.8. Сердечные гликозиды (кардиотонические стероиды) ……..…
2.3.9. Сапонины ………………………………………………...………
2.3.10. Гопаноиды ……………………………..…………….……...…...
2.3.11. Фитостероиды ……………..……………………………….…….
2.3.12. Витамин D…………………...……………………………………
2.4. Тетратерпеноиды ……………………………………………………........
2.5. Синтез изопреноидов……………………………………………………...
Глава
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3. ФЕНОЛЫ ………………………………………………………...…….
Структурные типы ……………………………………………………..…
Выделение и идентификация фенольных соединений ………………...
Структурные исследования ………………………………………….….
Биосинтез. Общие принципы ……………………………………..…….
Биосинтез отдельных групп фенольных производных ……………..…
3.5.1. Синтез усниновой кислоты ………………………………….…
3.5.2. Биосинтез цианидин-3-гликозида ………………………..……
3.5.3. Биосинтез ротенонов ……………………………………….…..
3.6. Синтетические методы получения флавоноидов ………………..……..
95
97
99
102
102
104
106
111
114
115
116
117
119
129
130
154
156
162
166
166
166
167
168
4. АЛКАЛОИДЫ …………………………………………………..…….
Классификация алкалоидов ………………………………………..……
Распространение в природе и физико-химические свойства ………....
Способы выделения алкалоидов …………………………………………
Основные группы алкалоидов ………………………………………...…
Структурные исследования ………………………………………..……
Биосинтез ………………………………………………………………….
Синтез алкалоидов ………………………………………………………..
175
176
176
179
180
208
212
220
Глава 5. АНТИБИОТИКИ ………………………………………………………
5.1. β-Лактамные антибиотики ……………………………………………….
5.2. Аминогликозиды и аминоциклитолы ……………………………………
5.3. Тетраценовые антибиотики ………………………………………………
5.4. Макролиды ……………………………………………………………..…
5.5. Пептидные антибиотики ………………………………………….………
5.6. Линкозамиды ……………………………………………………..………
5.7. Разные антибиотики ……………………………………………..………
236
237
245
247
252
256
260
260
Глава 6. ВИТАМИНЫ И КОФЕРМЕНТЫ …………………………….…….
6.1. Водорастворимые витамины……………………………………………..
6.1.1. Тиамин (витамин В1)……………………………………………..
6.1.2. Рибофлавин (витамин В2)………………………………………..
6.1.3. Кислота никотиновая и никотинамид (витамин РР или В3)…..
6.1.4. Пантотеновая кислота (витамин В3 или В5)……………………
266
268
268
270
272
274
Глава
4.1.
4.2.
4.3.
4.4.
4.5.
4.6.
4.7.
5
Содержание
6.1.5. Пиридоксин (витамин В6)……………………………………….
6.1.6. Кислота фолиевая (витамин ВС или В9)………………………...
6.1.7. Кобаламины………………………………………………………
6.1.8. Кислота аскорбиновая (витамин С) ……………………………
6.1.9. Витамин Р ………………………………………………………..
6.1.10. Биотин (витамин Н)……………………………………………...
6.2. Водорастворимые витаминоподобные вещества ……………………….
6.2.1. Кислота пангамовая и холина хлорид…………………………..
6.2.2. Витамин U ……………………………………………………….
6.2.3. п-Аминобензойная кислота …………………………………….
6.2.4. Инозитол…………………………………………………………
6.3. Жирорастворимые витамины…………………………………………….
6.3.1. Витамин А………………………………………………………..
6.3.2. Витамин D………………………………………………………..
6.3.3. Витамин Е……………………………………………………..…
6.3.4. Витамин К………………………………………………………..
6.4. Коферменты ……………………………………………………………….
6.4.1. Аденозинтрифосфат (АТФ)……………………………………..
6.4.2. Кофермент А (СоА, СоА-SH)………………………………...…
6.4.3. S-Аденозилметионин (SАМ)……………………………………
6.4.4. Карнитин…………………………………………………………
6.4.5. Липоевая кислота………………………………………………...
6.4.6. Убихиноны и пластохиноны……………………………………
6.4.7. Цитиколин……………………………………………………….
6.4.8. Уридиндифосфатглюкоза……………………………………….
6.4.9. Пирролохинолинхинон………………………………………….
6.4.10. Кофермент М (СоМ-SH) ………………………………………...
275
277
279
281
284
284
286
286
287
287
287
288
288
291
293
294
296
296
297
297
298
298
299
299
300
300
300
7. РАЗНЫЕ ГРУППЫ ПРИРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ……………..
Порфирины……………………………………………………………..…
Меланины……………………………………………………………….…
Амиды………………………………………………………………………
Полиэфиры…………………………………………………………………
Галоген-, фосфор- и серосодержащие соединения………………..……
Кумулены и ацетилены……………………………………………………
303
303
310
315
316
319
327
УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ…………………………………………………..
332
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ……………………………………………...……..
333
Глава
7.1.
7.2.
7.3.
7.4.
7.5.
7.6.